DE102009017751A1

DE102009017751A1 - Verfahren zur Herstellung eines Kegelrollenlagerkäfigs und Kegelrollenlagerkäfig

Info

Publication number: DE102009017751A1
Application number: DE102009017751A
Authority: DE
Inventors: Peter Horling; Achim Müller; Armin Olschewski; Arno Stubenrauch
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2009-04-16
Filing date: 2009-04-16
Publication date: 2010-10-28

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kegelrollenlagerkäfigs. Um materialeffizient einen weitgehend spannungsfreien Käfig zu schaffen, sieht die Erfindung folgende Verfahrensschritte vor: a) Ausschneiden eines Blechstreifens (2) aus einer ebenen Blechtafel (3), wobei der Blechstreifen (2) der Abwicklung des Grundkörpers des Kegelrollenlagerkäfigs entspricht; b) Rollen des Blechstreifens (2) zu einem kegelstumpfförmigen Ring; c) Stoffschlüssiges Verbinden der Stoßstellen des kegelstumpfförmigen Rings; d) Einbringen der Aufnahmetaschen für Kegelrollen in den kegelstumpfförmigen Ring. Des weiteren betrifft die Erfindung einen Kegelrollenlagerkäfig.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kegelrollenlagerkäfigs. Des weiteren betrifft die Erfindung einen Kegelrollenlagerkäfig.
Die Herstellung eines Kegelrollenlagerkäfigs erfolgt im Falle dessen, dass der Käfig aus Blech bestehen soll, in der Regel so, dass ein zunächst zylindrisch geformter Ring gefertigt wird, der dann durch einen Umformvorgang so verformt wird, dass der Ring eine kegelstumpfförmige Gestalt annimmt. Hierzu werden Zieh- oder Drückvorgänge auf den zylindrischen Ring angewendet, um ihn entsprechen zu verformen.
Nachteilig ist hierbei, dass in das Material des Grundkörpers des Käfigs Spannungen eingebracht werden, die sich negativ auswirken können. Insbesondere bei gedrückten Käfigen sind zumeist hohe Spannungen im Material zu beobachten.
Ferner ist es nachteilig, dass relativ viel Material verbraucht wird. Schließlich ist als negativ zu vermerken, dass der Käfiggrundkörper infolge der Verformungen (Ziehen des Materials oder Stauchen desselben) ungleiche Materialdicken über die Höhenerstreckung aufweist. Abgesehen davon ist das genannte Herstellverfahren für Kegelrollenlagerkäfige relativ aufwändig und daher kostenintensiv.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren für die Herstellung eines Kegelrollenlagerkäfigs sowie einen zugehörigen Kegelrollenlagerkäfig vorzuschlagen, bei dem die genannten Nachteile nicht auftreten. Demgemäß soll eine wirtschaftliche Fertigung eines Kegelrollenlagerkäfigs möglich werden, wobei der Käfig eine konstante Materialdicke aufweisen soll. Weiterhin soll sichergestellt sein, dass im Käfig keine Spannungen entstehen.
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung zeichnet sich durch folgende Schritte aus:

a) Ausschneiden eines Blechstreifens aus einer ebenen Blechtafel, wobei der Blechstreifen der Abwicklung des Grundkörpers des Kegelrollenlagerkäfigs entspricht;
b) Rollen des Blechstreifens zu einem kegelstumpfförmigen Ring;
c) Stoffschlüssiges Verbinden der Stoßstellen des kegelstumpfförmigen Rings;
d) Einbringen der Aufnahmetaschen für Kegelrollen in den kegelstumpfförmigen Ring.

Für den Fall, dass mit dem vorgeschlagenen Verfahren ein Segment-Kegelrollenlagerkäfig hergestellt werden soll, sind die vorgesehenen Schritte:

a) Ausschneiden eines Blechstreifens aus einer ebenen Blechtafel, wobei der Blechstreifen der Abwicklung eines Umfangsabschnitts des Grundkörpers des Kegelrollenlagerkäfigs entspricht;
b) Rollen des Blechstreifens zu einem Teil eines kegelstumpfförmigen Rings;
c) Einbringen der Aufnahmetaschen für Kegelrollen in den Teil des kegelstumpfförmigen Rings,
d) Stoffschlüssiges Verbinden der Stoßstellen der Teile des kegelstumpfförmigen Rings zur Herstellen eines geschlossenen kegelstumpfförmigen Rings.

Vorzugsweise werden aus der Blechtafel eine Anzahl aneinander angrenzender Blechstreifen ausgeschnitten. Damit kann sehr ökonomisch mit dem Material der Blechtafel umgegangen werden.
Das Ausschneiden der Blechstreifen erfolgt bevorzugt mittels eines Laserstrahls.
Zum Einsatz kommt dabei bevorzugt eine Blechtafel mit einer konstanten Blechdicke.
Das stoffschlüssige Verbinden der Stoßstellen erfolgt bevorzugt durch Schweißen. Hierbei ist besonders bevorzugt an das Laserstrahlschweißen gedacht.
Alternativ kann für das stoffschlüssige Verbinden auch Löten vorgesehen werden.
Das Einbringen der Aufnahmetaschen erfolgt in gleicher Weise bevorzugt durch Laserstrahlschneiden. Beim Einbringen der Aufnahmetaschen werden dabei mit Vorteil Anlaufflächen für die Kegelrollen angebracht. Eine besonders bevorzugte und effiziente Fertigungsmöglichkeit besteht dabei darin, dass gleichzeitig mit zwei Laserstrahlen simultan jeweils halbe Aufnahmetaschen ausgeschnitten werden, wobei die beiden Laserstrahlen parallel zueinander ausgerichtet und gleich weit von der Achse des Kegelrollenlagerkäfigs beabstandet sind.
Der vorgeschlagene Kegelrollenlagerkäfig besteht aus einem aus einer Blechtafel ausgeschnittenen und zu einem kegelstumpfförmigen Ring geformten Blechstreifen, wobei die Stoßstellen des kegelstumpfförmigen Rings stoffschlüssig verbunden sind und wobei in den kegelstupfförmigen Ring Aufnahmetaschen für Kegelrollen eingebracht sind.
Der kegelstumpfförmige Ring kann dabei auch aus einer Anzahl Segmentteilen zusammengesetzt sein. Er hat bevorzugt eine konstante Blechdicke.
Die Stoßstellen des kegelstumpfförmigen Rings können durch Schweißen, insbesondere durch Laserstrahlschweißen, miteinander verbunden sein.
Von Vorteil ist, dass keine unterschiedliche Materialstärke über die Oberfläche des Kegelrollenlagerkäfigs vorliegt. Vielmehr ist die Blechdicke überall gleich groß. Weiterhin sind keine Spannungen im Material zu befürchten, da ein Umformvorgang durch Ziehen bzw. Drücken nicht erforderlich ist, um den Käfig herzustellen.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
1 die Draufsicht auf eine Blechtafel, aus der Blechstreifen ausgeschnitten werden,
2 den Radialschnitt durch einen kegelstumpfförmigen Ring, der aus einem ausgeschnittenen Blechstreifen gebildet wurde,
3 einen Ausschnitt aus der Vorderansicht des kegelstumpfförmigen Rings, wobei zwei zusammenstoßende Stoßstellen verschweißt wurden,
4 die Vorderansicht des kegelstumpfförmigen Rings, in den eine Aufnahmetasche für eine Kegelrolle eingebracht wurde,
5 den Schnitt A-B gemäß 4 und
6 einen Teil des kegelstumpfförmigen Rings in der Ansicht analog zu dem Schnitt A-B gemäß 5, wobei das Einbringen von Aufnahmetaschen für Kegelrollen mittels zweier Laserstrahlen dargestellt ist.
In 1 ist eine Blechtafel 3 mit konstanter Blechdicke dargestellt, aus der Blechstreifen 2 ausgeschnitten werden. Die Blechstreifen 2 entsprechen der Abwicklung (Mantelabwicklung) eines kegelstumpfförmigen Rings, der den Grundkörper eines herzustellenden Kegelrollenlagerkäfigs 1 (s. 4) bildet. Das Ausschneiden erfolgt mittels eines Laserstrahls (nicht dargestellt), um in schneller und präziser Weise die Blechstreifen 2 gewinnen zu können. Um das Material effizient zu nutzen, grenzen die auszuschneidenden Blechstreifen 2 aneinander an. Dadurch kann auch mit einer geringen Anzahl Schnitte eine maximale Anzahl Blechstreifen 2 gewonnen werden.
Die Blechstreifen 2 werden zu einem kegelstumpfförmigen Ring 4 gebogen, wie er im Radialschnitt in 2 dargestellt ist. Der kegelstumpfförmige Ring bildet den Grundkörper des herzustellenden Kegelrollenlagerkäfigs.
Beim Formen des Rings 4 aus dem Blechstreifen 2 ergeben sich zwei Stoßstellen 5 und 6 an einer Umfangsstelle 14. An dieser Stelle werden die beiden Stoßstellen 5 und 6 miteinander verschweißt, vorzugsweise mittels Laserschweißen. Die sich ergebende Schweißnaht ist mit 13 bezeichnet.
In den insoweit fertigen Grundkörper des Kegelrollenlagerkäfigs müssen nunmehr die Aufnahmetaschen 7 eingebracht werden, um die Kegelrollen 8 aufnehmen zu können (s. 5). In 4 ist hierzu zusehen, wie die Form der einzubringenden Aufnahmetaschen 7 aussieht. Im Schnitt A-B gemäß 4, der in 5 dargestellt ist, ist zu sehen, dass die seitliche Begrenzung der Aufnahmetasche 7 eine Anlauffläche 9 aufweisen muss, die der Umfangsform der Kegelrolle 8 angepasst ist.
Zur effizienten Einbringung der Aufnahmetaschen 7 sei auf 6 hingewiesen. Hier ist zu sehen, dass das Ausschneiden des Materials des kegelstumpf förmigen Rings 4 zur Bildung der Aufnahmetaschen 7 durch zwei Laserstrahlen 10 und 11 erfolgt, wobei jeder Laserstrahl etwas mehr als die halbe Aufnahmetasche 7 ausschneidet. Hierfür ist der kegelstumpfförmige Ring 4 positioniert, wie es aus 6 hervorgeht. Beidseitig der Achse 12 des Rings 4 sind zwei Laserstrahldüsen 15 positioniert, und zwar in definiertem Abstand a zur Achse. Der Abstand a ist so gewählt, dass bei Parallelität der beiden Laserstrahlen 10 und 11 jeweils eine seitlich begrenzende Anlauffläche 9 der Aufnahmetasche 7 hergestellt wird.
Wird der kegelstumpfförmige Ring 4 nach jedem Schneidvorgang um einen Drehwinkel weitergedreht, wie er sich aus der Abfolge der Aufnahmetaschen 7 über dem Umfang des Rings 4 ergibt, wird nach einer 360°-Drehung des Rings 4 erreicht, dass alle Aufnahmetaschen 7 ausgeschnitten sind, wobei jeder Laserstrahl 10, 11 jeweils nur etwas mehr als eine halbe Außenkontur der Aufnahmetasche 7 ausschneidet (es kann z. B. etwa 1 mm mehr Schnittbereich als die Hälfte der Aufnahmetasche vorgesehen werden, um sicher die Aufnahmetasche herstellen zu können). Gleichzeitig sind alle Anlaufflächen 9 präzise eingebracht.
Alternativ ist es natürlich auch möglich, mit einem einzigen Laserstrahl die Aufnahmetaschen 7 auszuschneiden. In diesem Falle muss die gesamte Begrenzung der Aufnahmetasche mit dem Laser ausgeschnitten werden und der Ring 4 insgesamt um 360° getaktet werden, bis alle Aufnahmetaschen 7 eingearbeitet sind.
Mit der vorgeschlagenen Vorgehensweise lassen sich auch Segmentkäfige herstellen. Dies kommt insbesondere für Großlagerkäfige in Frage, wie sie z. B. bei Windkraftanlagen benötigt werden.
Möglich ist es auch, den Käfig wie im Ausführungsbeispiel erläutert zu fertigen und ihn dann in Segmente mittels eines Laserstrahls zu zerschneiden. Bei der Montage werden die einzelnen Segmente wieder zusammengeschweißt. In diesem Zusammenhang sei angemerkt, dass in diesem Falle das durch den Schneidvorgang entfallende Material (Trennspalt) als entsprechendes Breitenmaß beim Zuschnitt der Blechstreifen zugegeben werden muss, um zum Schluss die genaue Geometrie des Käfigs zu erzielen.
In 3 ist noch offengelassen, ob die Schweißnaht im Bereich einer Aufnahmetasche oder zwischen zwei Aufnahmetaschen angeordnet ist. Beide Möglichkeiten bestehen.
Für die Laserschneidoperationen sowie für das Laserschweißen werden Laserschweiss- bzw. -schneidroboter eingesetzt, die als solche hinlänglich bekannt sind. Diese haben zumeist einen schwenk- und drehbaren Arbeitstisch, um das Werkstück entsprechend zur Laserbearbeitung positionieren zu können.

1: Kegelrollenlagerkäfig
2: Blechstreifen
3: Blechtafel
4: kegelstumpfförmiger Ring
5: Stoßstelle
6: Stoßstelle
7: Aufnahmetasche
8: Kegelrolle
9: Anlauffläche
10: Laserstrahl
11: Laserstrahl
12: Achse
13: Schweißnaht
14: Umfangsstelle
15: Laserstrahldüse
a: Abstand

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Kegelrollenlagerkäfigs (1), das die Schritte aufweist: a) Ausschneiden eines Blechstreifens (2) aus einer ebenen Blechtafel (3), wobei der Blechstreifen (2) der Abwicklung des Grundkörpers des Kegelrollenlagerkäfigs (1) entspricht; b) Rollen des Blechstreifens (2) zu einem kegelstumpfförmigen Ring (4); c) Stoffschlüssiges Verbinden der Stoßstellen (5, 6) des kegelstumpfförmigen Rings (4); d) Einbringen der Aufnahmetaschen (7) für Kegelrollen (8) in den kegelstumpfförmigen Ring (4).
Verfahren zur Herstellung eines Kegelrollenlagerkäfigs (1), das die Schritte aufweist: a) Ausschneiden eines Blechstreifens (2) aus einer ebenen Blechtafel (3), wobei der Blechstreifen (2) der Abwicklung eines Umfangsabschnitts des Grundkörpers des Kegelrollenlagerkäfigs (1) entspricht; b) Rollen des Blechstreifens (2) zu einem Teil eines kegelstumpfförmigen Rings (4); c) Einbringen der Aufnahmetaschen (7) für Kegelrollen (8) in den Teil des kegelstumpfförmigen Rings (4), d) Stoffschlüssiges Verbinden der Stoßstellen (5, 6) der Teile des kegelstumpfförmigen Rings (4) zur Herstellen eines geschlossenen kegelstumpfförmigen Rings (4).
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Blechtafel (3) eine Anzahl aneinander angrenzender Blechstreifen (2) ausgeschnitten werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausschneiden der Blechstreifen (2) gemäß Schritt a) von Anspruch 1 oder Anspruch 2 mittels eines Laserstrahls erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Blechtafel (3) mit einer konstanten Blechdicke verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das stoffschlüssige Verbindung der Stoßstellen (5, 6) gemäß Schritt c) von Anspruch 1 oder gemäß Schritt d) von Anspruch 2 durch Schweißen erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Schweißen ein Laserstrahlschweißen ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das stoffschlüssige Verbindung der Stoßstellen (5, 6) gemäß Schritt c) von Anspruch 1 oder gemäß Schritt d) von Anspruch 2 durch Löten erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbringen der Aufnahmetaschen (7) gemäß Schritt d) von Anspruch 1 oder gemäß Schritt c) von Anspruch 2 durch Laserstrahlschneiden erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass beim Einbringen der Aufnahmetaschen (7) Anlaufflächen (9) für die Kegelrollen (8) angebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass gleichzeitig mit zwei Laserstrahlen (10, 11) simultan jeweils halbe Aufnahmetaschen (7) ausgeschnitten werden, wobei die beiden Laserstrahlen (10, 11) parallel zueinander ausgerichtet und gleich (a) weit von der Achse (12) des Kegelrollenlagerkäfigs (1) beabstandet sind.
Kegelrollenlagerkäfig (1), hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 11, der aus einem aus einer Blechtafel (3) ausgeschnittenen und zu einem kegelstumpfförmigen Ring (4) geformten Blechstreifen (2) besteht, wobei die Stoßstellen (5, 6) des kegelstumpfförmigen Rings (4) stoffschlüssig verbunden sind und wobei in den kegelstupfförmigen Ring (4) Aufnahmetaschen (7) für Kegelrollen (8) eingebracht sind.
Kegelrollenlagerkäfig (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der kegelstumpfförmige Ring (4) aus einer Anzahl Segmentteilen zusammengesetzt ist.
Kegelrollenlagerkäfig nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der kegelstumpfförmige Ring (4) eine konstante Blechdicke aufweist.
Kegelrollenlagerkäfig nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoßstellen (5, 6) des kegelstumpfförmigen Rings (4) durch Schweißen, insbesondere durch Laserstrahlschweißen, miteinander verbunden sind.